JPH04136536U - トルクセンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 ハウジング２の内部に磁性体製の筒状ホルダ
ー１６、２０が挿入され、このホルダー１６、２０の内
部に、トルク伝達軸３、４を覆う検出コイル１７、２１
が挿入されるトルクセンサ１。その検出コイル１７、２
１の軸方向外方を覆うカバー１８、１９、２２、２３が
前記ホルダー１６、２０の軸方向両端に設けられる。そ
の検出コイルの発生する磁界の変化により伝達トルクが
検知される。前記ホルダー１６、２０とカバー１８、１
９、２２、２３とは切欠３５、４５、４６が形成される
ことで肉厚が減少され、体積抵抗率が増加する。そのホ
ルダー１６、２０とカバー１８、１９、２２、２３の切
欠形成部分の最小肉厚は、０．５(mm)≦ｔ≦２(mm)の範
囲内で小さくされている。 【効果】 容易な切欠きの加工により有効に感度が向上
する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、トルク伝達軸により伝達されるトルクを検知するためのトルクセン サに関する。

【０００２】

【従来の技術】

例えば、車両のパワーステアリング装置においては、ハンドルの回転を入力軸 から出力軸を介して操向輪に伝達する際、入力軸から出力軸に伝達されるトルク の大きさをトルクセンサにより検知し、この検出トルクの大きさに応じて操向操 作の補助力を付与するようにしたものがある。

【０００３】 そのようなトルクセンサとして、図６に示すものが用いられている。

【０００４】 このトルクセンサ１０１は、ハウジング１０２の内部にベアリングを介して支 持される入力軸１０３と出力軸１０４とを備えている。その入力軸１０３と出力 軸１０４とはトーションバー１０５を介して連結されている。その入力軸１０３ の外周に非磁性体製のスリーブ１０６が嵌合され、このスリーブ１０６の外周に 磁性体製の第１検出リング１０７が嵌合されている。また、その出力軸１０４の 外周に磁性体製の第２検出リング１０８が嵌合されている。その第１検出リング １０７と第２検出リング１０８とは互いに対向するように配置され、各検出リン グ１０７、１０８の対向端面には、周方向に沿って複数の歯１０９、１１０が形 成されている。

【０００５】 また、入力軸１０３には第３検出リング１１１が嵌合されている。この第３検 出リング１１１と前記第１検出リング１０７とは互いに対向するように配置され 、第３検出リング１１１の対向端面には周方向に沿って複数の歯１１２が形成さ れている。

【０００６】 そして、前記ハウジング１０２の内部に磁性体製の第１筒状ホルダー１１３が 挿入され、この第１筒状ホルダー１１３の内部に第１検出コイル１１４が挿入さ れている。この第１検出コイル１１４の軸方向外方を覆う磁性体製のカバー１２ １、１２２が前記第１筒状ホルダー１１３の軸方向両端に設けられている。

【０００７】 また、ハウジング１０２の内部に磁性体製の第２筒状ホルダー１１５が挿入さ れ、この第２筒状ホルダー１１５の内部に第２検出コイル１１６が挿入されてい る。この第２検出コイル１１６の軸方向外方を覆う磁性体製のカバー１２３、１ ２４が前記第２筒状ホルダー１１５の軸方向両端に設けられている。

【０００８】 その第１検出コイル１１４は、前記第１検出リング１０７と第２検出リング１ ０８の対向端部を覆うように配置され、その第２検出コイル１１６は前記第１検 出リング１０７と第３検出リング１１１との対向端部を覆うように配置されてい る。

【０００９】 そして、図７に示すように第１検出コイル１１４は抵抗１１７を介して発振器 １１８に接続され、第２検出コイル１１６は抵抗１１９を介して発振器１１８に 接続されている。また第１検出コイル１１４は演算増幅器１２０の反転入力端子 に接続され、第２検出コイル１１６はその演算増幅器１２０の非反転入力端子に 接続されている。

【００１０】 これにより、第１検出コイル１１４は第１検出リング１０７と第２検出リング １０８を通過する磁束を発生し、第２検出コイル１１６は第１検出リング１０７ と第３検出リング１１１を通過する磁束を発生する。そして、入力軸１０３から 出力軸１０４へのトルク伝達により、入力軸１０３と出力軸１０４とが軸中心に 相対的にねじれると、第１検出リング１０７と第２検出リング１０８も軸中心に 相対的にねじれることになる。そうすると、第１検出リング１０７と第２検出リ ング１０８の各対向端部に設けられた歯１０９、１１０の軸方向に関して重合す る部分の面積が変化することから、系のインピーダンスが変化し、その変化に応 じて検出コイルに誘起される出力電圧が変化する。この出力電圧の変化が演算増 幅器１２０により増幅されて伝達トルクに対応した電気信号が得られる。

【００１１】 また、温度変化により第１検出コイル１１４側のインピーダンスが変化しても 、第２検出コイル１１６側も温度変化によりインピーダンスが変化し、各検出コ イル１１４、１１６の温度変化による出力変動は演算増幅器１２０により打消さ れる。これにより、第１検出コイル１１４によるトルク検知が温度の影響を受け ないように補償されている。

【００１２】

【考案が解決しようとする課題】

従来のトルクセンサ１０１においては、図８に示すように、ホルダー１１３、 １１５及びカバー１２１、１２２、１２３、１２４の肉厚は略均一で大きなもの であった。

【００１３】 そのため、それらホルダー１１３、１１５及びカバー１２１、１２２、１２３ 、１２４における体積抵抗率が低く、トルクセンサ１０１の感度低下の要因とな っていた。

【００１４】 本考案は、上記従来技術の問題を解決することのできるトルクセンサを提供す ることを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】

本考案の特徴とするところは、ハウジングの内部に磁性体製の筒状ホルダーが 挿入され、この筒状ホルダーの内部に検出コイルが挿入され、この検出コイルの 軸方向外方を覆う磁性体製のカバーが前記筒状ホルダーの軸方向両端に設けられ 、その検出コイルに覆われるトルク伝達軸により伝達されるトルクが、その検出 コイルの発生する磁界の変化に基づき検知されるトルクセンサにおいて、前記筒 状ホルダーの径方向外方側に径方向内方に向かう切欠が形成され、前記カバーの 軸方向外方側に軸方向内方に向かう切欠が形成され、その筒状ホルダーの切欠形 成部分の径方向の肉厚と、そのカバーの切欠形成部分の軸方向の肉厚を小さくし 、体積抵抗率を増加させた点にある。さらに、筒状ホルダーの切欠形成部分の径 方向の最小肉厚ｔと、カバーの切欠形成部分の軸方向の最小肉厚ｔとを、０．５ (mm)≦ｔ≦２(mm)の範囲とするのが好ましい。

【００１６】

【作用】

一般に筒状ホルダーとカバーの体積抵抗率は、その筒状ホルダーとカバーの肉 厚が薄いほど増加し、磁界の変化に対するトルクセンサの感度が向上する。

【００１７】 よって、筒状ホルダーの径方向外方側に径方向内方に向かう切欠が形成され、 カバーの軸方向外方側に軸方向内方に向かう切欠が形成されることで、筒状ホル ダーとカバーの肉厚は薄くなり磁性体の体積抵抗率が増加する。この体積抵抗率 の増加により、トルクセンサの感度を向上させることができる。

【００１８】 また、筒状ホルダーの切欠形成部分の径方向の最小肉厚と、カバーの切欠形成 部分の軸方向の最小肉厚が、０．５(mm)≦ｔ≦２(mm)の範囲とすることで、加工 が容易にでき、かつトルクセンサの感度を能率よく向上させることができる。

【００１９】 すなわち、最小肉厚を０．５mmよりも小さくするには加工が困難であり、製造 上の問題となる。

【００２０】 また、最小肉厚が２mmより大きいと体積抵抗率は増加せず、図３に示すように 、トルクセンサの感度は向上しないことが実験により求められている。

【００２１】 以上のことから、筒状ホルダーの切欠形成部分の径方向の最小肉厚と、カバー の切欠形成部分の軸方向の最小肉厚が、０．５(mm)≦ｔ≦２(mm)の範囲で小さく されている。

【００２２】

【実施例】 以下、図面を参照して本考案の実施例を説明する。

【００２３】 図１に示すトルクセンサ１は、車両のパワーステアリング装置に用いられるも のであって、ハウジング２と、入力軸（トルク伝達軸）３と、出力軸（トルク伝 達軸）４とを備えている。

【００２４】 その入力軸３は、ハウジング２の内部にベアリング５を介して回転自在に支持 され、図外ハンドルの回転軸９に連結されている。その出力軸４はハウジング２ の内部にベアリング６を介して回転自在に支持され、図外操向輪に連動されてい る。その入力軸３と出力軸４とは、各軸３、４の軸心に貫通された挿入孔７に挿 入されたトーションバー８を介して連結されている。また、出力軸４の外周には ギヤ１０が嵌合され、このギヤ１０は、図外操向補助モーターの出力軸に嵌合さ れたウォームギヤ１１に噛み合わされている。

【００２５】 なお、トーションバー８はピン６０を介して入力軸３と回転軸９とに連結され 、また図外ピンを介して出力軸４と連結されている。

【００２６】 そして、入力軸３の外周には、非磁性体製のスリーブ１２が軸中心に相対回転 自在かつ軸方向に相対移動自在に挿入され、このスリーブ１２の外周に、磁性体 製の第１検出リング１３が圧入されている。そして、入力軸３、スリーブ１２及 び第１検出リング１３には複数のピン５０が圧入され、これにより、入力軸３に 対してスリーブ１２と第１検出リング１３とが固定されている。

【００２７】 前記出力軸４の外周には、磁性体製の第２検出リング１４が圧入されている。 その第２検出リング１４は、第１検出リング１３と互いに対向するように配置さ れ、各検出リング１３、１４の対向端面には、それぞれ歯１３ａ、１４ａが周方 向に沿って複数設けられている。

【００２８】 また、入力軸３の外周には磁性体製の第３検出リング１５が圧入されている。 この第３検出リング１５と前記第２検出リング１４との間に前記第１検出リング １３が配置されている。そして、第１検出リング１３と対向する第３検出リング １５の端面には、複数の歯１５ａが周方向に沿って設けられている。

【００２９】 前記ハウジング２の内部には、磁性体製の第１筒状ホルダー１６が挿入され、 この第１筒状ホルダー１６の内部に第１検出コイル１７が挿入されている。また 、その第１筒状ホルダー１６の軸方向両端には、第１検出コイル１７の軸方向両 端を覆うカバー１８、１９が設けられている。その第１検出コイル１７は、前記 第１検出リング１３と第２検出リング１４との対向端部を覆うように配置されて いる。

【００３０】 また、ハウジング２の内部には、磁性体製の第２筒状ホルダー２０が挿入され 、この第２筒状ホルダー２０の内部に第２検出コイル２１が挿入されている。こ の第２検出コイル２１の軸方向両端を覆うカバー２２、２３が、第２筒状ホルダ ー２０の軸方向両端に設けられている。その第２検出コイル２１は、前記第１検 出リング１３と第３検出リング１５との対向端部を覆うように配置されている。

【００３１】 そして、前述の従来例と同様に第１検出コイル１７は抵抗を介して発振器に接 続されると共に、演算増幅器の反転入力端子に接続され、また、第２検出コイル ２１は抵抗を介して発振器に接続されると共に、演算増幅器の非反転入力端子に 接続されている。

【００３２】 これにより、第１検出コイル１７は第１検出リング１３と第２検出リング１４ を通過する磁束を発生し、第２検出コイル２１は第１検出リング１３と第３検出 リング１５を通過する磁束を発生する。そして、入力軸３から出力軸４へのトル ク伝達により、入力軸３と出力軸４とが軸中心に相対的にねじれると、第１検出 リング１３と第２検出リング１４も軸中心に相対的にねじれる。そうすると、第 １検出リング１３と第２検出リング１４の各対向端面に形成された歯１３ａ、１ ４ａの軸方向に関して重合する部分の面積が変化することから、系のインピーダ ンスが変化し、その変化に応じて第１検出コイル１７に誘起される出力電圧が変 化する。この出力電圧の変化が演算増幅器１２０により増幅され、伝達トルクに 対応した電気信号が得られる。この信号に応じて前記操向補助モータが駆動され 、前記ギヤ１１、１０を介して出力軸４に操向補助力が与えられる。

【００３３】 また、温度変化により第１検出コイル１７側のインピーダンスが変化しても、 第２検出コイル２１側も温度変化によりインピーダンスが変化し、各検出コイル １７、２１の温度変化による出力変動は演算増幅器により打ち消される。これに より、第１検出コイル１７によるトルク検知は温度の影響を受けないよう補償さ れている。

【００３４】 前記第１筒状ホルダー１６は、ハウジング２の内周に嵌め合わされたリング状 のストッパー３０と、このストッパー３０と前記カバー１８の間の板バネ３１に より、図中左方への移動が規制されている。また第１筒状ホルダー１６と第２筒 状ホルダー２１との間にはスペーサー３２が配置されている。さらに、第２筒状 ホルダー２０とハウジング２の内面との間にはスペーサー３３が配置されている 。

【００３５】 そして図２に示すように、第１筒状ホルダー１６と第２筒状ホルダー２０の径 方向外方側に、径方向内方に向かう切欠３５が形成されている。本実施例では、 この筒状ホルダー１６、２０の外周に形成される切欠３５は、底面３５ａと側面 ３５ｂ、３５ｃを有する周溝状とされている。

【００３６】 また、筒状ホルダー１６、２０の軸方向一方側（図２において左方側）に位置 するカバー１８、２２は、その筒状ホルダー１６、２０と一体成形されている。 また、筒状ホルダー１６、２０の軸方向他方側に位置するカバー１９、２３は、 筒状ホルダー１６、２０の内周に嵌合されている。そして、筒状ホルダー１６、 ２０の内周に、ボビン４０に巻かれた検出コイル１７、２１が挿入され、カバー １８、１９、２２、２３により検出コイル１７、２１の軸方向移動が規制されて いる。

【００３７】 そして、カバー１８、２２、１９、２３にはそれぞれ、その軸方向外方側に軸 方向内方側に向かう切欠４５、４６が形成されている。本実施例では、このカバ ー１８、２２、１９、２３に形成される切欠４５、４６は、底面４５ａ、４６ａ と側面４５ｂ、４５ｃ、４６ｂ、４６ｃを有するリング形の溝状とされている。

【００３８】 そして、筒状ホルダー１６、２０の切欠３５が形成された部分の径方向の肉厚 ｔと、カバー１８、１９、２２、２３の切欠４５、４６が形成された部分の軸方 向の肉厚ｔとは、０．５(mm)≦ｔ≦２(mm)の範囲で小さくされている。

【００３９】 上記構成によれば、筒状ホルダー１６、２０及びカバー１８、１９、２２、２ ３における体積抵抗率は、切欠３５、４５、４６により、その筒状ホルダー１６ 、２０とカバー１８、１９、２２、２３の肉厚が小さくされることで増加される 。また、その切欠形成部分における肉厚ｔは、０．５mmより大きくされているこ とから加工が容易であり、２mmより小さくされていることから体積抵抗率が増加 し、トルクセンサの感度が向上する。

【００４０】 図３は、入力トルクの変化に対するセンサ出力の変化を示すものであって、横 軸に入力トルクを、縦軸にセンサ出力をとっている。図中破線は切欠を設けない 図８に示す従来構成のものを示し、図中実線は上記実施例構成のものを示す。こ れより、上記のような切欠を設けることによりセンサ出力が増大し、トルクセン サの感度が向上することが確認できる。

【００４１】 なお、本考案は上記実施例に限定されるものではない。

【００４２】 例えば、図４に示すように、筒状ホルダー１６、２０の径方向外方側の軸方向 一方側部分１６ａ、２０ａと軸方向他方側部分１６ｂ、２０ｂとを切欠き、カバ ー１８、１９、２２、２３の軸方向外方側の径方向内方側部分１８ａ、１９ａ、 ２２ａ、２３ａを切欠くようにしてもよい。また、図５に示すように、筒状ホル ダー１６、２０の径方向外方側の軸方向一方側部分１６ａ、２０ａと軸方向他方 側部分１６ｂ、２０ｂとを切欠き、カバー１８、１９、２２、２３の軸方向外方 側の径方向外方側部分１８ｂ、１９ｂ、２２ｂ、２３ｂを切欠くようにしてもよ い。

【００４３】

【考案の効果】

本考案によるトルクセンサによれば、コイルの筒状ホルダーとカバーとに切欠 が設けられることで、その筒状ホルダーとカバーにおける体積抵抗率が増加、ま た、その切欠形成部分の肉厚が加工の容易な厚さを保っていることで製造上容易 で、かつ感度が向上されるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本考案の実施例に係るトルクセンサの断面図

【図２】 本考案の実施例に係る筒状ホルダーとカバー
と検出コイルの断面図

【図３】 本考案の実施例に係るトルクセンサの入力ト
ルクとセンサ出力との関係を示す図

【図４】 本考案の変形例に係る筒状ホルダーとカバー
の断面図

【図５】 本考案の変形例に係る筒状ホルダーとカバー
の断面図

【図６】 従来例に係るトルクセンサの断面図

【図７】 トルクセンサの回路構成の説明図

【図８】 従来例に係る筒状ホルダーとカバーと検出コ
イルの断面図

【符号の説明】

１ トルクセンサ ２ ハウジング ３ 入力軸 ４ 出力軸 １３ 第１検出リング １４ 第２検出リング １５ 第３検出リング １６ 第１筒状ホルダー １７ 第１検出コイル ２０ 第２筒状ホルダー ２１ 第２検出コイル １８、１９、２２、２３ カバー ３５、４５、４６ 切欠

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハウジングの内部に磁性体製の筒状ホル
   ダーが挿入され、この筒状ホルダーの内部に検出コイル
   が挿入され、この検出コイルの軸方向外方を覆う磁性体
   製のカバーが前記筒状ホルダーの軸方向両端に設けら
   れ、その検出コイルに覆われるトルク伝達軸により伝達
   されるトルクが、その検出コイルの発生する磁界の変化
   に基づき検知されるトルクセンサにおいて、前記筒状ホ
   ルダーの径方向外方側に径方向内方に向かう切欠が形成
   され、前記カバーの軸方向外方側に軸方向内方に向かう
   切欠が形成され、その筒状ホルダーの切欠形成部分の径
   方向の肉厚と、そのカバーの切欠形成部分の軸方向の肉
   厚を小さくし、体積抵抗率を増加させたことを特徴とす
   るトルクセンサ。
2. 【請求項２】 筒状ホルダーの切欠形成部分の径方向の
   最小肉厚ｔと、カバーの切欠形成部分の軸方向の最小肉
   厚ｔとを、０．５(mm)≦ｔ≦２(mm)の範囲とすることを
   特徴とする請求項１に記載のトルクセンサ。